پاسخ برخی فرآیندهای بیولوژیک خاک به آنتی بیوتیک های صنعت طیور

STUDENT

DEGREE

YEAR

Most of the breeding animals have low antibiotic absorption therefore, 30-90 % of antibiotics are excreted through feces or urine and enter the environment, consequently. Antibiotics can interfere with the structure and function of the microbial community. The present study was conducted to investigate i) the response of some soil biological processes to some common antibiotics of the poultry industry and ii) the effect of time on the elimination of their effects. In the first study, soil samples were collected from Baghbehzad, Lordegan County of Chaharmahal and Bakhtiari province and sparked with five major poultry antibiotics including florfenicol, enrofloxacin, neomycin, doxycycline and colistin in five concentrations of 0, 5, 50, 200 and 500 mg kg -1 After one week, the soil basal respiration was measured and then the treated samples were incubated at 25 ° C under optimum conditions for two months and at the end of the incubation period, net ammonification rate, net nitrification rate, net N mineralization rate, arginine ammonification, soil microbial biomass, metabolic quotient and soil urease and L-asparaginase activities were measured. In the second study, the effects of colistin and doxycycline during six incubation time including 0, 6, 12, 24, 96 and 168 hours was evaluated by measuring substrate induced respiration (SIR). The results of the first study showed that soil basal respiration rate and soil microbial biomass were increased by more than 4 and 5 times , respectively as treated by the greatest concentration of doxycycline. Net nitrification and net N mineralization increased 5 times compared to the control soils when treated with the greatest concentration of colistin. The net ammonification rate was decreased when the soil was treated with either 5 mg kg -1 enrofloxacin or 500 mg kg -1 of colistin. Arginine ammonification and microbial biomass was decreased by 97% at the concentration of 500 mg kg -1 florfenicol.. Urease activity was diminished by 36% compared to control soil when exposed to 200 mg kg -1 of florfenicol. The L-asparaginase activity was decreased by 44% under 500 mg kg -1 of enrofloxacin and increased by 42% in 500 mg kg -1 of colistin. In the second study, we showed that the SIR rate in the 96-hour period at a concentration of 200 mg kg -1 of colistin was 98.2% lower than that of control soil. The effect of various concentrations of doxycycline on the SIR was not significant however, the effects of incubation times and their interaction were significant. Therefore, the SIR at the lowest dose of the antibiotic at 168 hr, was 87% lower than that of control soil. Overall, soil basal respiration, net nitrification and net nitrogen mineralization increased with increasing antibiotic concentration. However, net ammonification rate, arginine ammonification, microbial biomass and urease and L-asparaginase enzymes activity decreased. The SIR was not consistently inhibited by the antibiotics during the early hours of contamination. Key words : soil hy; biological properties, florfenicol, enrofloxacin, neomycin, doxycycline, colistin

اغلب حیوانات پرورشی دارای جذب آنتی بیوتیک ضعیف هستند در نتیجه 90-30 درصد آنتی‌بیوتیک ها از طریق مدفوع یا ادرار دفع می‌شوند. باقی‌مانده آنتی‌بیوتیک‌ها در کودهای حیوانی، وارد محیط زیست می شود. آنتی بیوتیک ها می توانند در ساختار و عملکرد جامعه میکروبی خاک دخالت کنند. در همین راستا، تحقیق حاضر با هدف بررسی پاسخ برخی فرآیندهای بیولوژیک خاک به آنتی بیوتیک های صنعت طیور ( پژوهش اول) و تأثیر زمان بر امحاء آثار آن ها ( پژوهش دوم ) انجام شد. در پژوهش اول نمونه های خاک متعلق به روستای باغ بهزاد شهرستان لردگان استان چهارمحال و بختیاری با پنج نوع آنتی بیوتیک شامل فلورفنیکل، انروفلوکساسین، نئومایسین، داکسی سایکلین و کلیستین در پنج غلظت مختلف 0، 5، 50، 200 و 500 میلی گرم بر کیلوگرم تیمار شده و پس از یک هفته میزان تنفس پایه میکروبی خاک اندازه گیری شد و سپس نمونه های تیمار شده به مدت دو ماه در دمای 25 درجه سلسیوس و رطوبت بهینه انکوباسیون شدند و در پایان دوره انکوباسیون فرآیندهای آمونیفیکاسیون خالص، نیتریفیکاسیون خالص، معدنی شدن خالص نیتروژن، آرجینین آمونیفیکاسیون، توده زنده میکروبی، کسر متابولیک و فعالیت آنزیم های اوره hyhyhyhy; آز و ال-آسپاراجیناز اندازه گیری شد. در پژوهش دوم امحاء آثار آنتی بیوتیک های کلیستین و داکسی سایکلین در شش زمان مختلف شامل 0، 6، 12، 24، 96 و 168 ساعت با استفاده از تنفس القاء شده میکروبی بررسی گردید. نتایج پژوهش اول نشان داد که میزان تنفس پایه میکروبی خاک توسط بیشترین غلظت آنتی بیوتیک داکسی سایکلین بیش از 4 برابر، نیتریفیکاسیون خالص و معدنی شدن خالص نیتروژن توسط بیشترین غلظت آنتی بیوتیک کلیستین بیش از 5 برابر نسبت به خاک شاهد افزایش یافت. همچنین میزان آمونیفیکاسیون خالص توسط غلظت 5 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک انروفلوکساسین و 500 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک کلیستین، آرجینین آمونیفیکاسیون و توده زنده میکروبی توسط غلظت 500 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک فلورفنیکل به میزان 97 درصد نسبت به خاک بدون آنتی بیوتیک کاهش یافت. فعالیت آنزیم اوره آز در کمترین مقدار توسط غلظت 200 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک فلورفنیکل، 36 درصد نسبت به خاک شاهد کاهش یافت. فعالیت آنزیم ال-آسپاراجیناز توسط غلظت 500 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک انروفلوکساسین نسبت به خاک شاهد، 44 درصد کاهش و در غلظت 500 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک کلیستین نسبت به خاک شاهد، 42 درصد افزایش یافت. نتایج پژوهش دوم نشان داد که میزان تنفس القاء شده میکروبی خاک در زمان 96 ساعت در غلظت 200 میلی گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک کلیستین، 2/98 درصد نسبت به میزان تنفس القاء شده در خاک شاهد کاهش یافت. همچنین اثر غلظت های مختلف آنتی بیوتیک داکسی سایکلین بر تنفس القاء شده میکروبی خاک معنی دار نشد و اثر زمان های مختلف انکوباسیون و اثر برهمکنش بین آن ها بر تنفس القاء شده میکروبی خاک معنی دار شده است بنابراین میزان تنفس القاءشده در کمترین مقداردر زمان 168 ساعت، 87 درصد نسبت به میزان تنفس القاء شده در خاک شاهد کاهش یافت. نتایج پژوهش اول نشان داد که تنفس پایه میکروبی خاک، آمونیفیکاسیون خالص، نیتریفیکاسیون و معدنی شدن خالص نیتروژن با افزایش غلظت آنتی بیوتیک ها افزایش یافت. اما شاخص های آمونیفیکاسیون خالص، آرجینین آمونیفیکاسیون، توده زنده میکروبی و فعالیت آنزیم های اوره آز و ال-آسپاراجیناز کاهش یافت. نتایج پژوهش دوم نشان داد که در تمام زمان ها میزان تنفس القاء شده نسبت به خاک بدون آنتی بیوتیک مهار شد و امحاء آثار آنتی بیوتیک در این 6 زمان مشاهده نشد. واژگان کلیدی : صفات بیولوژیک خاک، فلورفنیکل، انروفلوکساسین، داکسی سایکلین، نئومایسین، کلیستین